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![Cr-Fe共摻雜BaTiO3多鐵性材料與多元儲(chǔ)氫合金的電化學(xué)性能研究.pdf_第1頁(yè)](https://static.zsdocx.com/FlexPaper/FileRoot/2019-3/14/18/9273358d-4226-4f63-a446-86a3fb3fd62a/9273358d-4226-4f63-a446-86a3fb3fd62a1.gif)
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文檔簡(jiǎn)介
1、1 BaTiO3基多鐵性材料研究
在論文本部分工作中,我們通過(guò)在鐵電材料BaTiO3中摻入過(guò)渡金屬元素來(lái)獲得兼具鐵磁性和鐵電性的的復(fù)合多鐵材料。系統(tǒng)研究了Fe/Cr摻雜的BaTiO3的多鐵性質(zhì),用Fe/Cr共摻雜的方法顯著提高了BaTiO3多鐵性能,具體結(jié)果如下:
1.1 BaTi1-xCrxO3系列材料(x=1.0%、2.5%、5.0%、7.5%)
Cr摻雜量小于2.5%的樣品為純四方BaTiO3結(jié)構(gòu);C
2、r摻雜量高于2.5%的樣品中出現(xiàn)了六方BaCrO3相。這說(shuō)明Cr在BaTiO3中的溶解度較低。對(duì)摻雜量為2.5%的樣品的XPS測(cè)量表明Cr元素在樣品中以單一價(jià)態(tài)Cr3+存在,結(jié)合XRD測(cè)試表征結(jié)果,可以認(rèn)為Cr離子替代了BaYiO3晶格中的Ti離子。鐵電性質(zhì)測(cè)量表明樣品在室溫下具有著良好的鐵電性,并隨著Cr摻雜含量的增加,樣品中漏電流逐漸增加,鐵電性能逐漸降低;磁性測(cè)量結(jié)果顯示,BaTi1-CrxO3系列樣品都表現(xiàn)出了室溫鐵磁性,并且隨
3、著Cr摻雜含量的提高,樣品的比飽和磁化強(qiáng)度先增加后減小,當(dāng)Cr摻雜量為5.0%時(shí),樣品的比飽和磁化強(qiáng)度出現(xiàn)極大值,但磁化強(qiáng)度較弱,綜合XRD測(cè)試結(jié)果表明Cr3+離子是造成室溫鐵磁性的根本原因。高溫σ-T曲線在鐵電相變溫度(400 K)附近的比磁化強(qiáng)度的跳變證明了在樣品中存在著磁電耦合效應(yīng)。N2氛圍下退火后,樣品磁性降低,BaCrO3相消失,同樣從另一方面證明了樣品的磁性源于Cr離子問(wèn)的超交換相互作用,同時(shí)與氧卒位的存在相關(guān)。
4、1.2 BaTi1-xFexO3系列材料(X=1.0%、2.5%、5.0%、7.5%)與BaTi0.95-XFexCr0.05O3系列材料(x=2.5%、5.0%、7.5%)
由于Cr離子摻雜的BaTiO3樣品磁性較弱,為了克服這一點(diǎn),我們制備了Fe/Cr共摻雜的樣品并且同F(xiàn)e單摻雜的樣品進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)合XRD相結(jié)構(gòu)分析與XPS測(cè)量數(shù)據(jù),Fe/Cr共摻雜BaTiO3樣品與Fe摻雜的BaTiO3樣品均為四方鈣鈦礦與六方鈣鈦礦兩相
5、共存結(jié)構(gòu),Fe同樣替代了BaTiO3品格中的Ti離子,并且Fe元素在其中以Fe3+形式存在。說(shuō)明Fe/Cr共摻雜能夠有效的提高Cr離子在BaTiO3中的溶解解度。磁電表征發(fā)現(xiàn)隨著Fe摻雜含量的增加,Fe摻雜BaTiO3樣品比飽和磁化強(qiáng)度先增加后減小,鐵電性能逐漸降低直至消失;Fe/Cr共摻雜BaTiO3樣品的比飽和磁化強(qiáng)度線性增大,鐵電性能有所下降。這說(shuō)明Fe/Cr共摻雜可以在顯著提高鐵磁性能的同時(shí),將BaTiO3鐵電性保持的仍然較為良
6、好。Fe摻雜BaTiO3與Fe/Cr共摻雜BaTiO3樣品的磁矩在鐵電居里溫度附近的跳變表明了樣品中存在自發(fā)的磁電耦合。說(shuō)明共摻雜是一種獲得良好磁電耦合性能的BaTiO3基多鐵性材料的有效途徑。
綜上,我們成功制備出了Cr摻雜的BaTiO3基多鐵性材料,并且通過(guò)Fe/Cr共摻雜的方法明顯提高了Fe摻雜BaTiO3基多鐵性材料的鐵電性能。關(guān)于鐵磁性得到提高的原因,我們認(rèn)為是過(guò)渡金屬離子通過(guò)以氧離子為媒介的超交換作用直接導(dǎo)致了鐵磁
7、性的產(chǎn)生和增強(qiáng),并且這種交換作用還會(huì)使Ti的3d殼層不再完全為空,破壞了時(shí)間反演對(duì)稱性,并導(dǎo)致了鐵電性能的消失。
2熱處理與相成分變化對(duì)多元儲(chǔ)氫合金的微觀結(jié)構(gòu)及電化學(xué)特性的影響。
在論文本部分工作中,我們制備了多元儲(chǔ)氫合金La-Mg-Ni-Co,并研究了不同的熱處理手段對(duì)La0.83Mg0.17Ni3.9合金儲(chǔ)氫能力的影響以及優(yōu)化合會(huì)的成分對(duì)La-Mg-Ni-Co合金的電化學(xué)性質(zhì)的影響。
2.1采用頻感熔煉
8、法制備了La0.83Mg0.17Ni3.9合金,并對(duì)此合金進(jìn)行了不同時(shí)間的熱處理。衍射分析證實(shí)了合金主要由LaNi5、Pr5Co19、Ce2Ni7和PuNi3相構(gòu)成,退火前后,合金La083Mg0.17Ni3.9的物相組成沒(méi)有發(fā)生變化,可是退火后合金中CaCu5相豐度降低,同時(shí)其它相也有不同程度的變化。退火合金比鑄態(tài)合金的吸氫容量更高,查看壓力組成曲線,我們認(rèn)為合金吸氫可以分為兩個(gè)過(guò)程,這金與兩過(guò)程中起決定作用的相成分不同有著密切的關(guān)系
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